# fm-100-3

分类 `100y`
编号 `fm-100-3`

标题:
**电合作用植物**


## 概述

光合作用的能量效率约为 1%, LED 发光的能量效率约为 30%.
那么用电来种植物的能量效率就只有 0.3%.

但是电本身就是高级能源.
如果能把植物的光合作用改造成电合作用,
在叶片两侧安装电极, 直接提供能量,
避免 电-光-光合作用 的多次能量转换,
那么效率有可能大幅提高.

在以后核聚变发电成功之后, 以及在太空中,
电合植物都具有重要优势.


## 具体设计

目前植物叶绿体的光合作用的粗略过程:

1. 叶绿素 (复合体) 通过吸收光子, 把质子 (H+) 泵入膜内.

2. 另一种 质子泵 消耗 H+ 离子浓度差, 合成 ATP.

3. 然后利用 ATP 进行各种化合, 制造有机物.

只需要把第 1 步改成用电即可, 后续过程保留不变.

电合作用植物:

+ 叶片两面安装两个电极, 施加适当电压.

+ 叶片细胞内的叶绿体按照电场方向纵向排列,
  相当于一串小电池, 每个叶绿体的电压就比较低了.

+ 总化学反应: 6 `CO2` + 6 `H2O` -> `C6H12O6` + 6 `O2`

  阳极反应: 12 `H2O` - 24 `e-` -> 24 `H+` + 6 `O2`

  阴极反应: 6 `CO2` + 24 `H+` + 24 `e-` -> `C6H12O6` + 6 `H2O`

  阳极产生 H+ 并释放 O2

  阴极消耗 H+ 和 CO2 合成有机物

叶绿体一端为阳极, 另一端为阴极, 之间产生 H+ 浓度差.

只需要对植物的叶绿体进行改造, 估计改造规模约为几十个基因.


(2022-05)
